|
CIRCUITE LOGICE CMOS
1. Scopul lucrarii consta in cunoasterea elementelor de baza in utilizarea
circuitelor CMOS, efectuandu-se masuratori care sa puna in evidenta
avantajele acestei familii de circuite logice, cu largi aplicatii.
2. Schema de baza a circuitelor logice CMOS o constituie inversorul CMOS a
carui schema este prezentata in fig. 27.1. Caracteristica de transfer a
circuitului este puternic dependenta de tensiunea de alimentare VDD; in
fig. 27.2 sunt reprezentate cazurile cand VDD > Vpn + Vpp (fig. 27.2.a)
si cand VDD < Vpn + Vpp (fig. 27.2.b).
Tranzistoarele MOS complementare sunt caracterizate prin tensiunile de
prag Vpn si Vpp si prin factorii de curent ?n si ?p. In continuare se
presupune ca sunt valabile relatiile:
Vpn = Vpp = Vp (27.1)
?n = ?p = ? (27.2)
In cazul cand VDD > 2Vp, se defineste o tensiune de transfer a
inversorului, ca in fig. 27.2.a, conform relatiei:
[pic] (27.3)
unde k este raportul ?n/?p = k = 1.
VoH = VDD (27.4)
VoL = 0 (27.5)
atunci cand circitul functioneaza in gol.
Daca circuitul are o sarcina RS cuplata la masa, tensiunea
corespunzatoare nivelului logic "1",VoH va deveni:
[pic] (27.6) iar daca aceeasi sarcina este cuplata la tensiunea de
alimentare, VDD, tensiunea corespunzatoare nivelului logic "0", VoL,
devine:
[pic] (27.7)
In aceste relatii s-a presupus ca diferenta dintre VDD si VoH precum
si VoL sunt neglijabili in comparasie cu VDD.
Marginile de zgomot, definite conform fig. 27.2.a, vor fi:
MZ1 = VT - VoL = 0,5VDD (27.8)
MZ0 = VoH - VT = 0,5VDD (27.9)
Se constata ca valorile marginilor de zgomot statice, au, teoretic,
valori maxim posibile; pentru circuitele CMOS fabricate se garanteaza o
margine de zgomot statica de cel putin 0,45VDD.
In cazul in care tensiunea de alimentare, VDD, este mai mica decat
2Vp, se obtine caracteristica de transfer din fig. 27.2.b, cu histerezis.
3. Inversorul CMOS nu consuma curent de la bateria de alimentare in nici
una din starile logice stationare; daca tensiunea de intrare ia si alte
valori decat nivelele logice, apare un curent absorbit de la bateria de
alimentare; comportarea circuitului este descrisa de caracteristica de
alimentare IDD = IDD(vi), prezentata in fig. 27.3. Se absoarbe curen de
la bateria de alimentare numai atunci cand Vp < vi < VDD - Vp, ceea ce
presupune si VDD > 2Vp.
Se determina valoarea maxima a curentului de alimentare obtinuta
pentru vi = VT:
[pic] (27.10)
Se remarca dependenta parabolica a varfului de curent de alimentare de
tensiunea de alimentare, VDD.
4. Inversorul cu CMOS asigura valori aproximativ egale pentru cele doua
fronturi (si deci si pentru timpii de propagare) datorita simetriei
functionarii circuitului la cele doua s |